CRITERIO DE DAÑO
Introducción Cuando se tiene conocimiento de niveles límites de daño (sea en términos de amplitúd, frecuencia o ambos), la medición nos permite revisar o chequear nuestra realidad en términos de la influencia de tronaduras en las cercanias Equipos de interruptores electricos Instalaciones de computadoras Infraestructura de Construccion Estabilidad de taludes Con datos suficientes (en cantidad y calidad) el modelamiento predictivo de niveles de vibracion se transforma en una herramienta de gran ayuda.
Porque medir vibraciones inducidas por la Tronadura? Medición de respuestas de estructuras a cargas de vibración Estructuras distintas responden en maneras distintas a distintas cargas vibracionales Estructuras de acero Equipos mayores (molinos subterráneos) Estructuras de valor historico (edificios, puentes, etc) Es factible detectar y aislar aquellas frecuencias críticas las cuales promueven una respuesta estructural no deseada, y trabajar para eliminarlas
Porque medir vibraciones inducidas por la Tronadura? Rendimiento de productos, medido en terreno? Con una instalación de geófono adecuada, se puede realizar mediciones de niveles absolutos de vibracion Aún sin contar con instrumentación optima, no obstante, se puede realizar comparación relativa entre niveles de vibracion de tronadura, para evaluar los méritos relativos de distintos productos Evaluación de productos de tronadura de perímetro Evaluacion del grado de eficacia de pre-corte en operaciones de superficie
Criterio de Daño en Taludes Hook y Bray FORMA DE DAÑO Quiebre de roca Inicio de quiebre Caida de rocas en galerias no revestidas Daño menor, agrietamiento de teso o estuco
VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s) 2500 650 300 130
Criterio de Daño en Taludes Oriard FORMA DE DAÑO Caída ocasional de roca suelta Caída de secciones de roca parcialmente suelta
VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s) 5 – 100 mm/s 130 – 380
Daño a rocas poco competentes
> 600
Daño significativo a rocas competentes
> 2500
Criterio de Daño en Taludes Bauer y Calder En relación al trabajo en labores subterráneas, los criterios son escasos, y uno de ellos fue el estudiado en base al comportamiento de un macizo que se autosoporta.
EFECTOS SOBRE EL MACIZO ROCOSO No hay peligro en cosa sana
VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s) < 250
Puede aparecer descostramiento por rotura de tracción
250 – 650
Grandes roturas por tracción o algunas grietas radiales
650 – 2500
Agrietamiento total del macizo rocoso
> 2500
Criterio de Daño en Taludes
Holmberg y Persson
Indican que el daño es logrado a una velocidad de partícula entre 700 y 1000 mm/s Se han identificado una cantidad de modos de falla en talud, las pueden ser influenciadas directamente por la voladura.
Criterio de Daño en Taludes Se han identificado una cantidad de modos de falla en talud, las pueden ser influenciadas directamente por la voladura.
• Falla completa de la masa rocosa
• Desarrollo de nuevas grietas
• Extensión y apertura de grietas preexistentes
Criterio de Daño en Taludes
QUE HEMOS VISTO
Estimación de la Velocidad de la Partícula Critica Teórica Con bajos niveles de vibración (grandes distancias de la voladura), los niveles de deformación son muy pequeños para inducir nuevo fracturamiento. A menores distancias los niveles de vibración son mayores y son capaces de extender fracturas preexistentes, pero insuficientes para crear nuevo fracturamiento. Muy cerca de las cargas explosivas, los niveles de vibración son lo suficientemente altas para afectar la matriz de roca y producir diferentes grados de fracturamiento. Altos niveles de vibración tiene el potencial de dañar al macizo, produciendo nuevas fracturas o extendiendo o dilatando fracturas existentes. Bajo este contexto, la vibración puede ser considerada como la introducción de un esfuerzo de deformación.
Estimación de la Velocidad de la Partícula Critica Teórica La velocidad de partícula es relacionada frecuentemente con su potencial para generar nuevo fracturamiento, a través de la relación entre velocidad de partícula y deformación de partícula, esto válido para una condición de roca confinada en la vecindad inmediata a las cargas explosivas, donde el impacto es más intenso y los niveles de esfuerzos inducidos son similares a los necesarios para fragmentar la roca. Dada esta deformación, es que el análisis de velocidad de partícula tiene la cualidad de ser un buen método para estimar el grado de fracturamiento inducido.
PPV ε= VP
PPV = Velocidad de partícula ε = Deformación inducida Vp = Velocidad de onda de compresión
De la ley de Hooke y asumiendo un comportamiento elástico de la roca, la Velocidad de Partícula Máxima (Crítica), PPVc, que puede ser soportada por la roca antes de que ocura el fallamiento por tensión, es estimada conociendo la Resistencia a la Tracción ( t), el modulo de Young, E, y la velocidad de propagación de onda P, Vp, utilizando la siguiente ecuación.
Estimación de la Velocidad de la Partícula Critica Teórica
PPVC =
σ t ∗ VP
Intenso Fracturamiento Nuevas Fracturas Extender Fracturas
E 4 * PPVc 1 * PPVc ¼ * PPVc
Estimación de la Velocidad de la Partícula Critica Teórica TIPO DE ROCA
Cuarzo-1 Brecha-1 Milonita Ox-1 Ox-2 Cuarzo-2 Brecha-2 Andesita-1 Diorita Brecha-3 Pórfido-1 Pórfido-2
Resistencia a la Tracción
Velocidad de Onda P
Módulo de Young
Velocidad de Partícula Crítica PPVc
[MPa]
[m/s]
[GPa]
[mm/s]
14.0 7.3 1.9 6.7 7.2 8.4 3.9 14.9 13.2 11.3 6.7 5.1
5 102 4 298 2 940 4 373 4 804 4 207 4 041 4 975 4 650 4 650 3 829 3 661
55.5 30.2 14.6 35.2 44.4 42.7 39.3 67.3 48.6 58.3 31.2 46.6
1 286 1 037 380 836 774 823 401 1 100 1 260 900 823 401
Estimación de la Velocidad de la Partícula Critica Teórica Los niveles de Velocidad de partícula crítica entregados en la tabla anterior, pueden diferir de los valores encontrados en la literatura. Estas diferencia refleja la gran importancia que tiene establecer para cada tipo de macizo los límites de daño, los que están directamente relacionados con las propiedades geomecánicas y por lo tanto deben ser estimadas en forma independiente no solo en cada mina si no en cada dominio geomecánico de la misma. El daño es causado principalmente por 3 mecanismos que son; la generación de nuevas grietas al superar el nivel crítico de velocidad de partícula, extensión y apertura de fracturas existentes por la acción de una excesiva presión de gases, y finalmente, la desestabilización de bloques, cuñas, etc, debido a una alteración de propiedades de las estructuras geológicas. De estos mecanismos, es importante reconocer que los dos primeros afectan al campo cercano (< 50 metros de la voladura), mientras que el último mecanismo puede ocurrir en el campo lejano.
La Tronadura Induce Fracturamiento Vibración = Esfuerzo Esfuerzo induce fracturamiento Dentro del disparo
Fragmentación
Fuera del disparo
Daño
Que pasa en el medio ? • Propagación de Ondas por el efecto del foco sísmico • Efectos de las ondas en la roca. Estructuras y aire.
Modelos Que se puede Comparar ?
Normas Internacionales
Resumen General de Criterios de Daño
Resumen General de Criterios de Daño
Resumen General de Criterios de Daño
Que se obtiene de utilidad ? • Tiempo de atenuación. • Constantes de medio. • Utilización efectiva de la energía. • Disminuir los daños por sobre excavación. • Control general de la tronadura.
Se debe tener cuidado con ! Cambios litológicos
Fallas y estructuras predominantes
Sectores altamente fracturados
Se debe tener cuidado con ! Cambios litológico, que representen un cambio brusco en los ángulos de Pit.
Se debe tener cuidado con ! Pit Profundidad Pit recientes
Se debe tener cuidado con ! Contornos, estructuras predominantes y presencia de agua
Se debe tener cuidado con ! Niveles de Transporte e instalaciones Hormigón recién proyectado
Se debe tener cuidado con ! Taludes
Botaderos
Se debe tener cuidado con ! Estructuras importantes
Obras Civiles
Tuberías y cañerías
Conclusiones Al obtener valores absolutos de los niveles de velocidad de partículas, es posible construir modelos confiables de predicción de vibración con los cuales se pueden evaluar diferentes modificaciones a los distintos parámetros de la tronadura. Los parámetros de ajuste de los modelos son directamente dependientes del comportamiento de las vibraciones en cada tipo de roca, por lo que su aplicación se restringe sólo a la mina y sector donde fueron obtenidos, (Variaciones en K y Alfa). Una de las normas más completas para la evaluación del daño provocado a construcciones y edificaciones por las tronaduras, es la Norma Sueca SS 460 48 66 del año 1991, la cual está basada en un gran número y tipos de tronaduras, asociadas a distintos tipos de rocas, tipos de construcciones y tipos de materiales usados para construir edificaciones.
